SU439839A1

SU439839A1 - Device for compressing telemetry information

Info

Publication number: SU439839A1
Application number: SU1757762A
Authority: SU
Inventors: Борис Николаевич Халтурин; Александр Михайлович Цыкунов
Original assignee: Киргизский Научно-Исследовательский Институт Водного Хозяйства
Priority date: 1972-03-07
Filing date: 1972-03-07
Publication date: 1974-08-15

Description

1one

Изобретение относитс к телеметрии и может быть использовано, в частности, в системах центр1ализованного сбора информации с необслуживаемых объектов при научных исследовани х .The invention relates to telemetry and can be used, in particular, in centralized systems for collecting information from unattended objects during scientific research.

Предлагаемое устройство предназначено дл повышени эффективности сжати телеметрических данных, передаваемых получателю .The proposed device is intended to increase the efficiency of compression of telemetry data transmitted to the recipient.

Пзвестны устройства дл сжати объема телеметрической информации, содержащие соединенные соответствующим образом запоминающее устройство, аналого-цифровой преобразователь , узлы коммутации каналов, буферную пам ть и блоки отбора параметров дл передачи по каналу св зи.Devices are known for compressing a volume of telemetry information, containing suitably connected memory, an analog-to-digital converter, circuit switching nodes, a buffer memory, and parameter selection blocks for transmission over a communication channel.

Недостатком известных устройств вл етс невысока эффективность по коэффициенту сжати , обусловленна тем, что по сравнению с обычной системой телеметрии без сжати , когда осуществл етс равномерное квантование измер емых параметров по времени, известное устройство сжати становитс неэффективным , если измер емые параметры начинают измен тьс с частотой, близкой к верхней частоте спектра. Этот недостаток вызван тем, что все параметры, отобранные дл передачи по каналу св зи с помощью устройства , предложенного в качестве прототипа ,, необходимо снабжать их адресами, т. е.A disadvantage of the known devices is the low efficiency of the compression factor, due to the fact that, compared to a conventional telemetry system without compression, when the measured parameters are uniformly quantized over time, the known compression device becomes ineffective if the measured parameters begin to change with frequency close to the upper frequency of the spectrum. This disadvantage is caused by the fact that all the parameters selected for transmission over the communication channel using the device proposed as a prototype must be supplied with their addresses, i.e.

дополнительным объемом с.г ужебной информации , в результате чего при изменении параметров на частотах, близких к верхней частоте спектра, в канал из каждого кадра отбираетс то же число параметров, что и при обычной телеметрии без сжати . Однако в этом случае объем служебной (адресной) информации остаетс , и это приводит не только к снижению эффективности в общем случае,additional volume of satellite information, as a result, when changing parameters at frequencies close to the upper frequency of the spectrum, the same number of parameters is selected from each frame as in conventional telemetry without compression. However, in this case, the amount of service (address) information remains, and this leads not only to a decrease in efficiency in general,

но и даже к ухудшению показателей системы по объему передаваемых данных относительно передачи без сжати .but even to the deterioration of the performance of the system in terms of the amount of data transmitted relative to the transmission without compression.

Принцип работы предлагаемого изобретени состоит в том, что по окончании адаптивной дискретизации каждого кадра передачи подсчитываетс число неизбыточных параметров , отобранных из кадра дл передачи в канал св зи, и сравниваетс с допустимым числом параметров после сжати , рассчитаннымThe principle of operation of the present invention is that at the end of the adaptive discretization of each transmission frame, the number of non-redundant parameters selected from the frame for transmission to the communication channel is counted and compared with the acceptable number of parameters after compression calculated

из услови равенства объемов сигнала (бит) при сжатии (число бит, необходимых дл передачи всех отобранных параметров из кадра с их адресами) и при обычной передаче без сжати (число бит, необходимых дл передачи полного кадра параметров по заранее известной последовательности без их адресов). В том случае, когда в текущем кадре подсчитанное число отобранных параметров оказываетс больше допустимого (сжатие ухудшает систему), вырабатываетс команда на перевод устройства телеметрии в режим иередачи без сжати (полный кадр параметров без их адресов), и в канал св зи начинают передаватьс полные кадры, содержащие как избыточные, так и неизбыточные параметры. Однако блоки сжати продолжают вы вл ть из каждого кадра неизбыточные параметры, число их в каждом текущем кадре подсчитываетс и сравниваетс с допустимым, и в том случае, когда это число окажетс меньще допустимого, вырабатываетс втора команда на перевод устройства обратно в режим передачи со сжатием.from the condition of equality of signal volumes (bits) during compression (the number of bits required to transfer all selected parameters from the frame with their addresses) and during normal transmission without compression (the number of bits necessary to transfer the full frame of parameters through a previously known sequence without their addresses) . In the case when in the current frame the counted number of selected parameters is more than permissible (compression degrades the system), a command is generated to switch the telemetry device to idle mode without compression (full frame of parameters without their addresses), and full frames are transmitted to the communication channel containing both redundant and non-redundant parameters. However, the compression blocks continue to extract non-redundant parameters from each frame, their number in each current frame is calculated and compared with the valid, and in the case when this number is less than the acceptable, the second command is generated to switch the device back to transmission with compression.

Благодар этому обеспечиваетс повышение эффективности сжати телеметрической информации, передаваемой по каналу св зи получателю. Это, в свою очередь, достигаетс за счет того, что в устройство на передающей стороне введены счетчик допустимого числа параметров и блок номера программ, причем первый вход последнего соединен со входом регистра пам ти кода параметра , а второй и третий входы подключены к третьему входу блока адреса параглетра и блоку передачи соответственно. Один из входов счетчика допустимого числа параметров подключен ко второму выходу цифровой схемы сравнени , другой - к первому выходу коммутатора, а выход счетчика соединен со входом блока управлени .This provides an increase in the efficiency of compression of telemetric information transmitted over the communication channel to the recipient. This, in turn, is achieved due to the fact that the permissible number of parameters and the program number block are entered into the device on the transmitting side, the first input of the last is connected to the input of the memory register of the parameter code, and the second and third inputs are connected to the third input of the block addresses paraglater and transfer unit, respectively. One of the inputs of the counter of permissible number of parameters is connected to the second output of the digital comparison circuit, the other to the first output of the switch, and the output of the counter is connected to the input of the control unit.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.The drawing shows a block diagram of the proposed device.

Предлагаемое устройство на передающей стороне содержит коммутатор измер емых параметров (КИП) 1, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, цифровую схему сравнени (ЦСС) 3, запоминающее устройство (ЗУ) 4, счетчик допустимого числа параметров , элемент «ИЛИ 6, блок 7 управлени с временным хронизатором, счетчик 8 номера кадра, блок 9 текущего времени, блок 10 номера программы, блок И адреса параметра, регистр пам ти 12 кода параметра, блок передачи 13 и блок питани 14. На приемной стороне устройство содержит блок приема 15, блок дешифраций 16, блок 17 обработки, блок 18 восстановлени исходных параметров и долговременное запоминающее устройство (ДЗУ) 19.The proposed device on the transmitter side contains a switch of measured parameters (instrumentation) 1, an analog-to-digital converter (ADC) 2, a digital comparison circuit (DSS) 3, a storage device (memory) 4, a counter of an acceptable number of parameters, the element "OR 6, a block 7 controls with a temporary clock, a frame number counter 8, a current time block 9, a program number block 10, a parameter address block AND, a parameter code memory register 12, a transfer block 13 and a power supply unit 14. On the receiving side, the device contains a receive block 15, decryption block 16, block 17 about abotki unit 18 reducing the initial parameters and long-term memory (DZU) 19.

Предположим, что КИП установилс на первый канал, и первый датчик Uх подключилс ко входу АЦП. Одновременно с этим из ЗУ в ЦСС переписываетс цифровое значение последнего отсчета этого же канала, отосланного на приемную сторону. По окончании преобразовани текущего значени первого канала t/ и АПП кодова комбинаци переписываетс также в ЦСС после чего в ЦСС вычисл етс модуль разности этих двух значений, который сравниваетс с зоной допустимых отклонений. Если разность значений больще зоны допустимых отклонений, в ЦСС принимаетс решение о передаче данного параметра в-канал св зи и даетс команда в АЦШ на перезапись текущего значени Suppose the instrument is installed on the first channel, and the first Ux sensor is connected to the ADC input. At the same time, the digital value of the last reference of the same channel, sent to the receiving side, is rewritten from the memory to the DSS. Upon completion of the conversion of the current value of the first channel t / and the APC, the code combination is also rewritten in the DSS, after which the DSS calculates the modulus of the difference of these two values, which is compared with the zone of tolerances. If the difference in values is greater than the tolerance zone, the DSC makes a decision about transmitting this parameter to the communication channel and instructs the ADSC to overwrite the current value

параметра в ЗУ и регистр пам ти 12. Кроме этого из ЦСС подаетс единичный импульс в счетчик 5 допустимого числа параметров и через элемент «ИЛИ 6 на КИП 1, в результате чего коммутатор устанавливаетс на второй параметр Ох, . С помощью блока 7 управлени с временным хронизатором через блок передачи 13 в канал св зи производитс последовательное считывание информации соparameter in the memory and memory register 12. In addition, a single impulse is fed from the CSC to the counter 5 of the permissible number of parameters and through the element "OR 6 to the instrumentation 1, as a result of which the switch is set to the second parameter Ox,. Using the control unit 7 with a temporary clock, through the transmission unit 13 into the communication channel, the information is sequentially read out

счетчика номера кадра 8, текущее врем - с блока 9, номер программы (со сжатием избыточного объема или без сжати ) - с блока 10 и далее адрес параметра - с блока 11 и кодова комбинаци - с регистра пам ти 12.the counter of frame number 8, the current time from block 9, the program number (with or without compression of excess volume) from block 10 and then the parameter address from block 11 and the code combination from memory register 12.

В том случае, если текуща разность кодовых комбинаций в ЦСС меньше зоны допустимых отклонений, на втором выходе последнего по вл етс сигнал, с помощью которого через элемент «ИЛИ 6 коммутатор устанавливаетс па второй канал, и в ЗУ 4 из АЦП 2 переписываетс текущее значение L/X, . Однако в счетчик 5 запись «I не производитс . Далее работа схемы по параметру fJx, аналогична описанному выше.In the event that the current difference of code combinations in the DSS is less than the tolerance zone, a signal appears at the second output of the latter, with which the switch is set to the second channel via the OR 6 switch, and the current value of L / X,. However, in counter 5, the entry "I" is not made. Further, the operation of the circuit in the fJx parameter is similar to that described above.

Быстродействие схемы отбора неизбыточных отсчетов выбрано таковым, что за врем передачи в канал св зи адреса и кода одного параметра анализу на избыточность могут быть подвергнуты все каналы (параметры)The performance of the selection circuit of redundant samples is chosen such that during the transmission of the address and the code of one parameter to the communication channel, all channels (parameters) can be analyzed for redundancy

кадра.frame.

По окончании опроса последнего канала в текущем кадре сигналом с КИТ осуществл етс опрос счетчика 5 допустимого числа параметров, и если число, записанное в счетчике 5, оказалось больше допустимого (т. е. сжатие неэффективно), то сигналом с выхода счетчика 5 в блок номера программы записываетс число, соответствующее второй программе (без сжати ), и в блок 7 подаетс After the last channel in the current frame is polled by the signal from the KIT, the counter 5 of the permissible number of parameters is polled, and if the number recorded in counter 5 turned out to be more than the permissible (i.e., compression is inefficient), then the signal from the output of the counter 5 in the number block the program records the number corresponding to the second program (without compression), and in block 7 is fed

команда на изменение режима управлени и временной хронизации. При переходе на программу без сжати следующий кадр передачи содержит все: номер кадра, текущее врем , номер программы (без сжати ) и последовательно кодовые комбинации текущих значений всех параметров в кадре без их адресов . Следует отметить, что при работе по второй программе (без сжати ) работа блоков отбора неизбыточных отсчетов ЦСС ЗУcommand to change the control mode and temporary bronizatsii. When switching to a program without compression, the next transmission frame contains everything: the frame number, the current time, the program number (without compression) and the code combinations of the current values of all parameters in the frame without their addresses in sequence. It should be noted that when working on the second program (without compression), the operation of the blocks for selecting unredundant readings of the DSS

и счетчика 5 продолжаетс -, как и в режиме программы со сжатием, однако результат анализа параметра на избыточность не вли ет на посылку его в канал св зи. По окончании каждого кадра передачи при работе по второй программе (без сжати ) осуществл етс опрос счетчика 5, и как только число, записаппос в нем, становитс меньше допустимого (сжатие эффективно), следующий кадр передачи осуществл етс по первой программеand the counter 5 continues - as in the compressed program mode, however, the result of the parameter analysis on redundancy does not affect its sending to the communication channel. At the end of each transmission frame, when working under the second program (without compression), the counter 5 is polled, and as soon as the number recorded in it becomes less than acceptable (compression efficiently), the next transmission frame is performed according to the first program

(со сл атием).(with a touch).

На приемной стороне из канала св зи информаци через блок приема 15 поступает в блок дешифраций 16, где производитс дешифраци всей структуры сообщени . С выхода блока дещифраций 16 преобразованноеAt the receiving side, from the communication channel, the information through the reception unit 15 enters the decryption unit 16, where the entire message structure is decrypted. From the output of the block decryption 16 converted

сообщение подвергаетс обработке в блоке 17, в результате чего формируетс кадр передачи с учетом неприн того избыточного объема , после чего в блоке 18 осуществл етс восстановление исходных непрерывных сигналов по прин тым дискретным отсчетам. Одновременно с этим вс поступающа из канала св зи информаци записываетс в ДЗУ дл последующего использовани .the message is processed in block 17, as a result of which a transmission frame is formed taking into account the unused excess volume, and then in block 18 the original continuous signals are reconstructed from received discrete samples. At the same time, all information coming from the communication channel is recorded in the DZU for subsequent use.

Таким образом, из рассмотрени работы предлагаемого изобретени видно, что благодар наличию соединенных соответствующим образом счетчика допустимого числа параметров и блока номера программы, в отличие от известных устройств, обеспечиваетс повыщение эффективности сжати телеметрических данных, передаваемых получателю. При этом работа устройства гарантирована от неэффективной работы, а конструкци усложн етс несущественно.Thus, from a review of the operation of the present invention, it is clear that, due to the presence of an appropriately connected counter of an acceptable number of parameters and a program number block, in contrast to known devices, the compression efficiency of telemetry data transmitted to the recipient is improved. In this case, the operation of the device is guaranteed against inefficient operation, and the design is complicated insignificantly.

В качестве примера: допустимое число параметров в счетчике 5 при 64 каналах ипередаче текущих отсчетов семиразр дны -кодом будет 34. Иными словами, при уменьщении коэффициента сжати избыточного объемаAs an example: the permissible number of parameters in the counter 5 with 64 channels and the transfer of current samples to the seven-bits-code will be 34. In other words, with a decrease in the compression ratio of the excess volume

(по числу отсчетов) ниже - 1,8 устрой34(by the number of samples) below - 1.8 devices34

ство становитс неэффективными перевод его в режим без сжати вл етс рациональным.The structure becomes inefficient. Switching it to the uncompressed mode is rational.

Предмет изобретени Subject invention

Устройство дл сжати телеметрической информации , содержащее не передающей стороне коммутатор измер емых параметров, один вход которого соединен с выходом элемента «ИЛИ и вторым входом запоминающего устройства , другой - с первым выходом блока управлени с временным хронизатором и первым входом запоминающего устройства, первый выход коммутатора подключен к первому входу счетчика номера кадра, второй вход его соединен со входом блока текущего времени, с первыми входами блока адреса параметра и регистра пам ти кода параметра и вторым выходом блока управлени с временным хронизатором , третий выход которого подключенA device for compressing telemetry information containing a non-transmitting side switch of measured parameters, one input of which is connected to the output of the OR element and the second memory input, the other to the first output of the control unit with a time clock and the first memory input, the first output of the switch is connected to the first input of the frame number counter, its second input is connected to the input of the current time block, with the first inputs of the parameter address block and the parameter code register and the second the output of the control unit with a temporary clock, the third output of which is connected

к первому входу аналого-цифрового преобразовател , второй вход последнего соединен со вторым выходом коммутатора, а третий и четвертый входы аналого-цифрового преобразовател соединены с первым выходом цифровой схемы сравнени и первым входом элемента «ИЛИ и, соответственно, со вторым выходом цифровой схемы сравнени и вторым входом элемента «ИЛИ, третий вход которого соединен с третьим входом блока адреса программ, второй вход блока адреса программ подключен к третьему выходу коммутатора , один из выходов аналого-цифрового преобразовател соединен со вторым входом регистра пам ти кода параметра и третьим входом запоминающего устройства, .выход запоминающего устройства подключен к первому .входу .цифровой схемы сравнени , втррой в-ход Которой соединен с другим выхоДОМ а-налого-цифрового преобразовател , выходы тчетника ;номера кадра, блока текущего «ремени, блока адреса параметра, регистра пам ти кода параметра Подключены ко входу блока передачи, на приемной стороне - блокto the first input of the analog-digital converter, the second input of the latter is connected to the second output of the switch, and the third and fourth inputs of the analog-digital converter are connected to the first output of the digital comparison circuit and the first input of the OR element and, accordingly, to the second output of the digital comparison circuit the second input of the OR element, the third input of which is connected to the third input of the program address block, the second input of the program address block is connected to the third output of the switch, one of the analog-to-digital outputs the reader is connected to the second input of the register of the parameter code and the third input of the storage device; the output of the storage device is connected to the first input of the digital comparison circuit, which is connected to the other output of the digital-to-digital converter, the meter outputs; frame, current block, parameter address block, parameter code memory register Connected to the input of the transmission unit, on the receiving side - block

i прием а,-выходы которого соединены со входами блока дещифраций и долговременного запоминающего устройства, первыми входами блоков обработки и восстановлени исходных параметров, выход блока дещифрацийi reception a, the outputs of which are connected to the inputs of the decalting unit and long-term memory, the first inputs of the processing and restoring unit of the initial parameters, the output of the deciphering unit

Подключен ко второму,входу блока обработки и восстановлени исходных данных, а выход последнего - со вторым зходом долговременного запоминающего устройства, отличающеес тем, что, с целью повыщени эффективности сжати телеметрической информации , в устройство на передающей стороне введены счетчик допустимого числа параметров и блок номера программ, причем первый вход последнего соединен со входом регистраConnected to the second, input of the processing and restoring block of the initial data, and the output of the latter with the second exit of the long-term storage device, characterized in that, in order to increase the compression efficiency of the telemetry information, a counter of the allowed number of parameters and a block of the program number are entered into the device on the transmitting side , with the first input of the last connected to the input of the register

пам ти кода параметра, а второй и третий входы подключены к третьему входу блока адреса параметра и блоку передачи соответственно , один из входов счетчика допустимого числа параметров подключен ко второму выходу цифровой схемы сравнени , другой - к первому выходу коммутатора, а выход счетчика соединен со входом блока управлени .the parameter code memory, and the second and third inputs are connected to the third input of the parameter address block and the transfer unit, respectively, one of the inputs of the counter of the permissible number of parameters is connected to the second output of the digital comparison circuit, the other to the first output of the switch, and the counter output is connected to the input control unit.